近期，课题组在读博士研究生曹昌盛（导师：高军教授）将住宅厨房吸油烟机直接捕集效率确定新方法的研究成功发表在Building Simulation上。引用：Cao C, Xie W, Xia Y, et al.(2022) Direct capture efficiency of range hoods in the confined kitchen space. Building Simulation, 15: 1799–1813. 

DOI:https://doi.org/10.1007/s12273-022-0898-8

     吸油烟机作为一种局部排风装置，广泛应用于住宅厨房中，以营造健康环境。长期以来，我国吸油烟机行业采用常态气味降低度和瞬态气味降低度两个指标来评价吸油烟机捕集性能。常态气味降低度以气态污染为指标，测试了吸油烟机在持续散发30min过程中的污染捕集能力，反映了吸油烟机总捕集量占总散发量的比值，当厨房内无其他排风口时，其值在一定时间后，便趋近于100%；该指标难以区分不同产品间的捕集性能差异（市场上绝大多数产品的标称值均＞97%）。瞬态气味降低度测试了吸油烟机在3min内捕集厨房空间污染的能力，体现了吸油烟机全面排风的稀释排污能力，无法表征其局部排风的直接捕集能力；瞬态气味降低度的合理性存在较大争议。

  吸油烟机排风抽吸、开窗补风（或关窗有组织补风）气流及烹饪热羽流共同作用，形成了厨房受限空间内相对独立的流场，且可划分为烹饪区和非烹饪区两个通过流动界面紧密关联的区域。若将吸油烟机直接从烹饪区排走的、未曾溢出到非烹饪区的污染物量作为直接捕集量，那么溢出到非烹饪区后又回流到烹饪区被吸油烟机排走的污染物量就可以认定为回流捕集量。这样区分出来的直接捕集即表达了吸油烟机局部排风的源头直接捕集能力；而回流捕集则可以归结为吸油烟机全面排风在厨房空间的稀释排污能力，同时还能反映非烹饪区人员暴露的污染程度。基于上述分析，若能在厨房流场中将直接捕集和回流捕集科学辩识出来，则以直接捕集效率表征的吸油烟机局部排风捕集性能指标就能建立起来了。不难发现，直接捕集与回流捕集在空间上有融合、时间上有重叠，这给吸油烟机直接捕集效率确定带来了挑战。

  基于烹饪区-非烹饪区的两区模型，本文率先明确了吸油烟机直接捕集效率的定义，即吸油烟机直接捕集量与源散发量之比。首次提出了直接捕集效率确定的2种新方法，尝试在稳态空间流场基础上，实现直接捕集/回流捕集准确分离量化（稳态空间分离）。一是精细化解析烹饪区界面复杂双向气流及污染交换过程，分析界面溢回空气流量及污染通量间的数值关系，厘清回流污染通量的分配机制及其分配系数，实现回流捕集的准确分离量化（简称为回流污染通量分配法）；二是提出采用基于计算流体动力学的分区虚拟净化技术，将非烹饪区空间污染“清零”，以彻底消除回流捕集，这样计算出的总捕集即为直接捕集（简称为非烹饪区虚拟净化法）。对比分析了已有捕集性能相关指标与本文直接捕集效率的差异及其原因。研究了补风方式、排风量、烹饪热源温度等对直接捕集效率的影响；发现不同补风方式下的直接捕集效率差异可达30%以上；在300m³/h到600m³/h排风量范围内，直接捕集效率提升＞50%。合理准确的直接捕集效率确定方法将有助于提升吸油烟机等局部排风装置的直接捕集性能。

  后续作者将继续从厨房烹饪污染散发-扩散-捕集-逃逸动态过程出发，明晰直接捕集与回流捕集的动态形成机理，以期建立一种无空间测点的吸油烟机直接捕集效率动态测试方法（动态时间分离），突破常规空间特征点浓度量化表征回流捕集的不确定性瓶颈。

Fig. 1. The captured and escaped mechanism of cooking pollutant in a confined kitchen space (unit of q and S: kg/s).

Fig. 2. The distribution coefficient calculation model.

Fig. 3. The kitchen chamber layout and the location of sampling points.

Fig. 4 Validation of dynamic pollutant concentration at the exhaust outlet under unsteady-state conditions, (a) 300 m³/h, (b) 500 m³/h. Error bar denotes standard deviation.

Table 1. The calculated distribution coefficients of the entrained pollutant in the 36 cases.

Fig. 5. The calculation results of DCE by the two methods for 6 cases of different exhaust flowrates.

Fig. 6. The comparison of several capture performance indexes for the six cases of different exhaust flowrate.

Fig. 7 The detailed capture efficiency for different exhaust flowrate.（DCE-直接捕集效率，SCE-回流捕集效率）

Fig. 8 The detailed capture efficiency for different cooking source temperature. （DCE-直接捕集效率，SCE-回流捕集效率）

Fig.9  Experimental test results of the DCE under different exhaust flowrate and makeup airflow pattern.